基于SIMPACK与MATLAB的ABS联合仿真的研究.pdf

简介：
本论文探讨了利用SIMPACK和MATLAB进行汽车防抱死制动系统（ABS）的联合仿真技术，通过结合两软件优势，旨在优化ABS系统的性能分析与设计。 在介绍基于SIMPACK和MATLAB的ABS联合仿真技术之前，首先需要了解汽车制动防抱死系统（ABS）的基本概念。ABS是现代汽车上的一项安全装置，其主要目的是防止紧急刹车时车轮完全停止旋转，从而避免车辆失控或滑移，并提高制动过程中的稳定性和安全性。它的核心功能在于控制轮胎的滑动率，使其保持在一个理想的范围内。 目前针对ABS的研究和开发大多集中在不同的控制算法上，包括逻辑门控、PID控制器、模糊控制系统、变结构滑模控制以及神经网络模型等。然而这些研究通常忽略了路面不平度对ABS性能的影响，并未充分考虑车辆在不同道路条件下运动状态的变化对于制动效果的潜在影响。因此传统的控制策略在真实道路上的表现往往不尽如人意。 为解决上述问题，本研究采用SIMPACK软件来建立整车模型。SIMPACK是一款强大的多体动力学仿真工具，能够模拟复杂的机械系统，并考虑到各个部件之间的相互作用和动态特性。构建车辆模型时，通常需要获取各子系统的结构图并对其进行适当的简化处理；例如将轮胎、橡胶衬套及减震器视为柔性组件而其他部分则假设为刚性件，并忽略一些铰链间的摩擦力等细节。 此外，在模拟实际道路情况方面，研究中使用了B级路面谱作为模型。这种标准被国际广泛接受并能较好地反映真实的路面状况。通过在SIMPACK软件里设置Z轴方向的B级路面对应的数据输入，可以更精确地评估ABS系统在不同路况下的表现。 接着，在完成了车辆制动系统的建模之后，研究者使用MATLAB-Simulink环境设计了一套四通道ABS滑动模式变结构控制器。其中MATLAB是一款强大的数学计算和仿真平台；而Simulink则是其扩展模块，用于模拟、分析及开发多领域的动态系统模型。通过在该环境下创建的滑模控制策略，能够有效调节车辆制动过程中的轮子转速差与地面摩擦力比值，并保持在一个安全范围内以防止车轮锁死。 随后，将基于SIMPACK建立的整体车辆模型和MATLAB-Simulink中设计出的ABS控制器进行了联合仿真测试。这种综合性的模拟方法使研究人员能够分析各种工作条件下（包括干燥路面、湿滑路况等）以及不同参数设置对制动性能的影响效果。通过这样的实验验证可以快速评估多种控制方案的有效性，如逻辑门控和PID调节器等。 仿真的结果显示，利用SIMPACK与MATLAB结合的ABS联合仿真方法能非常逼真地模拟实际车辆刹车过程，并且能够显著缩短制停时间和减少制动距离，从而大幅提升行车安全水平。同时该技术也为未来ABS的研发工作提供了一条新的路径，有助于大幅降低开发成本并提高系统匹配效率。 江苏大学汽车与交通工程学院的黄鼎友和张德华于2013年在其发表的文章《基于SIMPACK和MATLAB的ABS联合仿真》中详细介绍了这一方法及其在研究新型制动控制策略中的应用价值。这为分析及优化车辆制动系统的性能提供了重要参考依据。